Η προέλευση του τιτανίου και η εφαρμογή υλικών τιτανίου

Feb 21, 2025

Αφήστε ένα μήνυμα

Titanium: Ένα μεταλλικό στοιχείο, γκρι, μπορεί να καεί σε άζωτο και έχει υψηλό σημείο τήξης. Τα παθητικά κράματα που βασίζονται σε τιτάνιο και τιτάνιο είναι νέα δομικά υλικά, που χρησιμοποιούνται κυρίως στην αεροδιαστημική βιομηχανία και στη θαλάσσια βιομηχανία. Χρειάστηκαν περισσότερα από εκατό χρόνια από την ανακάλυψη του τιτανίου στην παραγωγή καθαρών προϊόντων. Το τιτάνιο χρησιμοποιήθηκε πραγματικά και αναγνωρίστηκε μετά τη δεκαετία του 1940. Στα στρώματα πάχους δέκα χιλιομέτρων στην επιφάνεια της γης, το περιεχόμενο του τιτανίου είναι 6/1 000, το οποίο είναι 61 φορές περισσότερο από το χαλκό. Εάν αρπάξετε μια χούφτα εδάφους από το έδαφος, περιέχει μερικά χιλιοστά τιτανίου. Δεν είναι ασυνήθιστο να βρείτε μεταλλεύματα τιτανίου με αποθεματικό άνω των 10 εκατομμυρίων τόνων. Υπάρχουν εκατοντάδες εκατομμύρια τόνοι άμμου και χαλίκι στην παραλία. Το τιτάνιο και το ζιρκόν, δύο ορυκτά βαρύτερα από την άμμο και το χαλίκι, αναμειγνύονται στην άμμο και στο χαλίκι. Μετά από εκατομμύρια χρόνια συνεχούς πλύσης από τη μέρα και τη νύχτα του θαλασσινού νερού, ο βαρύτερος ιλιτίνας και η άμμος ζιρκονίου πλένονται μαζί, σχηματίζοντας ένα κομμάτι στρώματος μεταλλεύματος τιτανίου και στρώματος μεταλλεύματος ζιρκονίου στη μακρά ακτή. Αυτό το στρώμα μεταλλεύματος είναι μια μαύρη άμμο, συνήθως μερικά εκατοστά σε δεκάδες εκατοστά πάχους. Το τιτάνιο δεν είναι μαγνητικό, οπότε τα πυρηνικά υποβρύχια που κατασκευάστηκαν με τιτάνιο δεν χρειάζεται να ανησυχείτε για την επίθεση των μαγνητικών ορυχείων. Το 1947, οι άνθρωποι άρχισαν να μαστίζουν τιτάνιο στα εργοστάσια. Εκείνη την εποχή, η έξοδος ήταν μόνο 2 τόνοι. Το 1955, η έξοδος αυξήθηκε σε 20, 000 τόνους. Το 1972, η ετήσια παραγωγή έφτασε τα 200, 000 τόνοι. Η σκληρότητα του τιτανίου είναι παρόμοια με αυτή του χάλυβα και το βάρος του είναι σχεδόν το ήμισυ του ίδιου όγκου χάλυβα. Αν και το τιτάνιο είναι ελαφρώς βαρύτερο από το αλουμίνιο, η σκληρότητα του είναι διπλάσια από αυτή του αλουμινίου. Τώρα, το τιτάνιο χρησιμοποιείται σε μεγάλες ποσότητες για να αντικαταστήσει χάλυβα σε πυραύλους και πυραύλους. Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία, το ποσό του τιτανίου που χρησιμοποιείται για πλοήγηση στον κόσμο έχει φτάσει πάνω από 1.000 τόνους ετησίως. Η εξαιρετικά λεπτή σκόνη τιτανίου είναι επίσης ένα καλό καύσιμο για πυραύλους, οπότε το τιτάνιο είναι γνωστό ως μέταλλο και ένα διαστημικό μέταλλο.

 

news-800-800


Το τιτάνιο έχει καλή αντοχή στη θερμότητα και σημείο τήξης έως και 1725 βαθμού. Σε θερμοκρασία δωματίου, το τιτάνιο μπορεί να βρίσκεται με ασφάλεια σε διάφορα ισχυρά οξέα και αλκαλικά διαλύματα. Ακόμη και το έντονο οξύ, Aqua Regia, δεν μπορεί να το διαβάσει. Το τιτάνιο δεν φοβάται το θαλασσινό νερό. Κάποιος κάποτε βυθίστηκε ένα κομμάτι τιτανίου στο κάτω μέρος της θάλασσας. Πέντε χρόνια αργότερα, όταν το έβγαλε, διαπίστωσε ότι ήταν καλυμμένο με πολλά μικρά ζώα και φυτά με θαλάσσιο βυθό, αλλά δεν ήταν καθόλου σκουριασμένο και ήταν ακόμα λαμπερό.
Τώρα, οι άνθρωποι έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν τιτάνιο για να κάνουν υποβρύχια - υποβρύχια τιτανίου. Επειδή το τιτάνιο είναι πολύ ισχυρό και μπορεί να αντέξει πολύ υψηλή πίεση, αυτό το υποβρύχιο μπορεί να πλεύσει στη βαθιά θάλασσα τόσο βαθιά όσο τα 4.500 μέτρα.
Το τιτάνιο είναι ανθεκτικό στη διάβρωση, επομένως χρησιμοποιείται συχνά στη χημική βιομηχανία. Στο παρελθόν, χρησιμοποιήθηκε ανοξείδωτος χάλυβας για τα μέρη που περιείχαν καυτό νιτρικό οξύ σε χημικούς αντιδραστήρες. Ο ανοξείδωτος χάλυβας φοβάται επίσης τον ισχυρό διαβρωτικό παράγοντα - ζεστό νιτρικό οξύ. Κάθε έξι μήνες, αυτά τα μέρη πρέπει να αντικατασταθούν. Τώρα, αν και το κόστος χρήσης του τιτανίου για την κατασκευή αυτών των τμημάτων είναι πιο ακριβό από τα τμήματα από ανοξείδωτο χάλυβα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί συνεχώς για πέντε χρόνια, κάτι που είναι πολύ πιο οικονομικό.
Στην ηλεκτροχημεία, το τιτάνιο είναι ένα μέταλλο βαλβίδας μονής κατεύθυνσης με πολύ αρνητικό δυναμικό και είναι συνήθως αδύνατο να χρησιμοποιηθεί το τιτάνιο ως άνοδο για αποσύνθεση.
Το μεγαλύτερο μειονέκτημα του τιτανίου είναι ότι είναι δύσκολο να βελτιωθεί. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι το τιτάνιο έχει ισχυρή ικανότητα να συνδυάζεται σε υψηλές θερμοκρασίες και μπορεί να συνδυαστεί με οξυγόνο, άνθρακα, άζωτο και πολλά άλλα στοιχεία. Ως εκ τούτου, είτε στη τήξη είτε στη χύτευση, οι άνθρωποι είναι προσεκτικοί για να αποτρέψουν αυτά τα στοιχεία από την "επίθεση" τιτανίου. Όταν η τήξη του τιτανίου, φυσικά, ο αέρας και το νερό απαγορεύονται αυστηρά να πλησιάσουν, και ακόμη και το αλουμίνα χωνευτήριο που χρησιμοποιείται συνήθως στη μεταλλουργία απαγορεύεται από τη χρήση, επειδή το τιτάνιο θα πάρει οξυγόνο από την αλουμίνα. Τώρα, οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τετραχλωρίδιο μαγνησίου και τιτανίου για να αντιδράσουν σε αδρανές αέριο - ήλιο ή αργό για να εξαγάγουν τιτάνιο. Οι άνθρωποι χρησιμοποιούν τα χαρακτηριστικά της ισχυρής χημικής ικανότητας του τιτανίου σε υψηλές θερμοκρασίες. Κατά τη δημιουργία χάλυβα, το άζωτο διαλύεται εύκολα σε τετηγμένο χάλυβα. Όταν το πλινθώριο ψύχεται, οι φυσαλίδες σχηματίζονται στο πλίνιο, επηρεάζοντας την ποιότητα του χάλυβα. Ως εκ τούτου, οι εργαζόμενοι από χάλυβα προσθέτουν μεταλλικό τιτάνιο στον τετηγμένο χάλυβα για να το συνδυάσουν με το άζωτο για να γίνουν νιτριδίου με σκωρία - τιτανίου, που επιπλέουν στην επιφάνεια του τετηγμένου χάλυβα, έτσι ώστε ο πλίνιος να είναι σχετικά καθαρός.
Όταν ένα υπερηχητικό αεροσκάφος πετά, η θερμοκρασία των φτερών του μπορεί να φτάσει 500 βαθμούς. Εάν ένα σχετικά ανθεκτικό στη θερμότητα κράμα αλουμινίου χρησιμοποιείται για να φτιάξει φτερά, δεν θα είναι σε θέση να αντέξει μία έως δύο ή τριακόσια βαθμούς. Πρέπει να υπάρχει ένα ελαφρύ, σκληρό και ανθεκτικό σε υψηλή θερμοκρασία υλικό για να αντικαταστήσει το κράμα αλουμινίου και το τιτάνιο μπορεί να ικανοποιήσει μόνο αυτές τις απαιτήσεις. Το τιτάνιο μπορεί επίσης να αντέξει τη δοκιμή άνω των 100 βαθμών κάτω από το μηδέν. Σε αυτή τη χαμηλή θερμοκρασία, το τιτάνιο εξακολουθεί να έχει καλή σκληρότητα και δεν γίνεται εύθραυστη. Χρησιμοποιώντας την ισχυρή απορρόφηση του τιτανίου και του ζιρκονίου στον αέρα, ο αέρας μπορεί να αφαιρεθεί για να δημιουργηθεί ένα κενό. Για παράδειγμα, μια αντλία κενού από τιτάνιο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή αέρα σε ένα μόνο δέκα εκατομμύρια του συνόλου.
Το οξείδιο του τιτανίου, το διοξείδιο του τιτανίου, είναι μια χιονισμένη σκόνη και είναι η καλύτερη λευκή χρωστική ουσία, κοινώς γνωστή ως διοξείδιο του τιτανίου. Στο παρελθόν, οι άνθρωποι εξόρυξαν μεταλλεύματα τιτανίου κυρίως για την απόκτηση διοξειδίου του τιτανίου. Το διοξείδιο του τιτανίου έχει ισχυρή προσκόλληση, δεν είναι εύκολο να υποβληθεί σε χημικές αλλαγές και είναι πάντα χιονισμένο λευκό. Το διοξείδιο του τιτανίου είναι ιδιαίτερα πολύτιμο. Έχει ένα υψηλό σημείο τήξης και χρησιμοποιείται για την κατασκευή πυρίμαχου γυαλιού, λούστρο, σμάλτο, πηλό, ανθεκτικά σε υψηλή θερμοκρασία πειραματικά σκεύη κ.λπ.

Αποστολή ερώτησής